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Las estrellas necesitan un socio para crear las explosiones más brillantes del universo, afirma un estudio

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Las estrellas necesitan un socio para crear las explosiones más brillantes del universo, afirma un estudio 1


Un estudio reciente de la Universidad de Warwick observa que las estrellas necesitan estar en sistemas binarios para crear explosiones de rayos gamma. Las explosiones de rayos gamma son las explosiones más brillantes del universo, causadas por estrellas masivas que colapsan. Se modelaron miles de sistemas estelares binarios para el estudio y se descubrió que los efectos de las mareas de una estrella compañera hacen que la estrella colapsante gire y produzca un chorro de material.

Los astrónomos de la Universidad sugieren que las explosiones más grandes y brillantes vistas en el universo toman dos estrellas para hacer una explosión de rayos gamma.

La nueva investigación resuelve el misterio de cómo las estrellas giran lo suficientemente rápido como para crear condiciones para lanzar un chorro de material altamente energético al espacio y ha encontrado que los efectos de las mareas como los que hay entre la Luna y la Tierra son la respuesta.

El descubrimiento, reportado en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, se realiza utilizando modelos simulados de miles de sistemas estelares binarios, es decir, sistemas solares que tienen dos estrellas orbitando entre sí.

Más de la mitad de todas las estrellas se encuentran en sistemas estelares binarios. Esta nueva investigación muestra que deben estar en sistemas estelares binarios para que se puedan crear explosiones masivas. Un gran estallido de rayos gamma (GRB), el tipo examinado en este estudio, ocurre cuando una estrella masiva de aproximadamente diez veces el tamaño de nuestro Sol se convierte en supernova, colapsa en una estrella de neutrones o un agujero negro y dispara un chorro de material relativista en el espacio .

En lugar de que la estrella se colapse radialmente hacia adentro, se aplana en un disco para conservar el momento angular. A medida que el material cae hacia adentro, ese momento angular lo lanza en forma de chorro a lo largo del eje polar.

Pero para formar ese chorro de material, la estrella tiene que girar lo suficientemente rápido como para lanzar material a lo largo del eje. Esto presenta un problema porque las estrellas generalmente pierden cualquier giro que adquieren muy rápidamente. Al modelar el comportamiento de estas estrellas masivas a medida que colapsan, los investigadores han podido restringir los factores que hacen que se forme un chorro.

Descubrieron que los efectos de las mareas de un vecino cercano, el mismo efecto que tiene a la Luna y a la Tierra encerrados en su giro, podrían ser responsables de girar estas estrellas a la velocidad necesaria para crear una explosión de rayos gamma.

Las explosiones de rayos gamma son los eventos más luminosos del universo y son observables desde la Tierra cuando su chorro de material apunta directamente a nosotros. Esto significa que solo vemos alrededor del 10-20 por ciento de los GRB en nuestros cielos.

La autora principal, Ashley Chrimes, estudiante de doctorado en el Departamento de Física de la Universidad de Warwick, compartió: "Estamos prediciendo qué tipo de estrellas o sistemas producen explosiones de rayos gamma, que son las mayores explosiones en el universo. Hasta ahora no estaba claro qué tipo de estrellas o sistemas binarios necesitas para producir ese resultado.

"La pregunta ha sido cómo una estrella comienza a girar o mantiene su giro a lo largo del tiempo. Descubrimos que el efecto de las mareas de una estrella en su pareja está evitando que disminuyan su velocidad y, en algunos casos, las está haciendo girar", agregó Ashley. .

Además dijo: "Están robando energía rotacional de su compañero, una consecuencia de lo cual es que luego se alejan más. Lo que hemos determinado es que la mayoría de las estrellas giran rápido precisamente porque están en un sistema binario".

El estudio utiliza una colección de modelos binarios de evolución estelar creados por investigadores de la Universidad de Warwick y el Dr. JJ Eldridge de la Universidad de Auckland.

Utilizando una técnica llamada síntesis de población binaria, los científicos pueden simular este mecanismo en una población de miles de sistemas estelares e identificar los ejemplos raros en los que puede ocurrir una explosión de este tipo.

La doctora Elizabeth Stanway, del Departamento de Física de la Universidad de Warwick, dijo: "Los científicos no han modelado en detalle la evolución binaria en el pasado porque es un cálculo muy complejo".

Según Stanway, este trabajo ha considerado un mecanismo físico dentro de esos modelos que no hemos examinado antes, que sugiere que los archivos binarios pueden producir suficientes GRB utilizando este método para explicar el número que estamos observando.

Ella también siente que también ha habido un gran dilema sobre la metalicidad de las estrellas que producen explosiones de rayos gamma. Como astrónomos, medimos la composición de las estrellas y la vía dominante para las explosiones de rayos gamma requiere muy pocos átomos de hierro u otros elementos pesados ​​en la atmósfera estelar.

Ha habido un enigma sobre por qué vemos una variedad de composiciones en las estrellas que producen explosiones de rayos gamma, y ​​este modelo ofrece una explicación.

Ashley explicó además: "Este modelo nos permite predecir cómo deberían verse estos sistemas de manera observacional en términos de su temperatura y luminosidad, y cuáles son las propiedades del compañero. Ahora estamos interesados ​​en aplicar este análisis para explorar diferentes astrofísicas transitorios, como ráfagas de radio rápidas, y pueden modelar eventos más raros, como agujeros negros en espiral en estrellas.

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